手枪弹钝性冲击对人体躯干的影响

尽管手枪弹未直接击中人体躯干,但手枪弹能量仍通过复合防弹结构传递给人体躯干,从而造成人体躯干组织器官的损伤。图9.14为人体躯干组织器官的力学响应。

图9.14　不同组织器官的力学响应

(a)皮肤应力分布

根据图9.14,应力首先出现在皮肤、骨骼、肺脏、心脏和肝脏前部,出现时间分别为12μs、14μs、20μs、34μs、40μs,因此不同组织器官的力学响应时间具有明显的差异性。弹着点处的皮肤最早出现应力且应力峰值最大,然后不断向弹着点四周传播,并通过肌肉逐渐传播到其他组织器官。随着应力波在组织器官中的传播,其能量将不断衰减,从而造成近弹着点的组织器官损伤最严重,而远弹着点的组织器官损伤最轻,如肺脏前部的最大应力为12.79 kPa,而肺脏后部的最大应力为1.95 kPa。肺脏应力波和压力波在20μs时产生,于200μs、1 000μs、2 000μs逐渐扩散至整个肺脏,体现了应力波和压力波由表及里、由近到远的传播规律。

图9.14　不同组织器官的力学响应(续)

(b)皮肤压力分布;(c)心脏应力分布

图9.14　不同组织器官的力学响应(续)

(d)心脏压力分布;(e)肺脏应力分布(www.xing528.com)

图9.14　不同组织器官的力学响应(续)

(f)肺脏压力分布;(g)肝脏应力分布

图9.14　不同组织器官的力学响应(续)

(h)肝脏压力分布;(i)骨骼应力分布

图9.14　不同组织器官的力学响应(续)

(j)骨骼压力分布

对于同一组织器官,其应力波和压力波的传播规律也具有非常显著的差异。如20μs、200μs、1 000μs和2 000μs时,肺脏应力主要集中于肺脏前部,而压力在该时刻已经扩散至整个肺脏。同时,在200μs时,肺脏应力均为正值,且最大值和最小值相差6个量级,而压力同时存在正值和负值,相差2个量级。这种现象是由应力和压力产生机制的不同所造成的,其本质区别是应力属于内力,而压力属于外力。当手枪弹射击带复合防弹结构的人体躯干时,部分手枪弹能量会以压力波的形式传递给组织器官,并在手枪弹前方形成高压冲击波,速度与组织器官中的声速相近,峰值可达到数十个大气压。因此,压力波的传播速度较快、影响范围较广。然而,应力只有在组织器官受到外力的作用产生变形后才能出现,其传播速度较慢、影响范围较小。